Europa. Crédit image: NASA Cliquez pour agrandir
La découverte que la lune de Jupiter Europa a très probablement un océan froid et salé sous sa croûte glacée gelée a placé Europa sur la courte liste des objets de notre système solaire que les astrobiologistes aimeraient étudier plus avant. Lors de la conférence Earth System Processes II à Calgary, Canada, Ron Greeley, géologue planétaire et professeur de géologie à l'Arizona State University à Phoenix, Arizona, a fait un exposé résumant ce que l'on sait de Jupiter et de ses lunes, et ce qu'il reste à découvrir .
Six vaisseaux spatiaux ont exploré le système Jupiter. Les deux premiers étaient des vaisseaux spatiaux Pioneer dans les années 1970 qui ont survolé le système Jupiter et ont fait quelques brèves observations. Ils ont été suivis par les vaisseaux spatiaux Voyager I et II, qui nous ont donné nos premières vues détaillées des satellites galiléens. Mais la plupart des informations dont nous disposons proviennent de la mission Galileo. Plus récemment, il y a eu un survol du vaisseau spatial Cassini, qui est passé par Jupiter et a fait des observations sur son chemin vers Saturne, où il est actuellement en opération. Mais presque tout ce que nous savons sur la géologie du système Jupiter, et en particulier les satellites galiléens (Io, Europa, Ganymède et Callisto), provenaient de la mission Galileo. Galileo nous a fourni une incroyable quantité d'informations que nous sommes toujours en train d'analyser aujourd'hui.
Il y a quatre satellites galiléens. Io, le plus intérieur, est volcaniquement l'objet le plus actif du système solaire. Il tire son énergie interne des contraintes de marée à l'intérieur, car il est poussé-tiré entre Europa et Jupiter. Le volcanisme explosif que nous y voyons est très impressionnant. Il y a des panaches qui sont éjectés à environ 200 kilomètres (124 miles) au-dessus de la surface. Nous voyons également un volcanisme effusif sous la forme de coulées de lave éclater à la surface. Il s'agit d'écoulements à très haute température et très fluides. Sur Io, nous voyons ces flux s'étendre sur des centaines de kilomètres à travers la surface.
Tous les satellites galiléens sont sur des orbites elliptiques, ce qui signifie qu'ils sont parfois plus proches de Jupiter, d'autres fois plus éloignés et poussés-tirés par leurs voisins. Cela génère des frottements internes à des niveaux suffisants, dans le cas de Io, pour faire fondre l'intérieur et «conduire» les volcans. Les mêmes processus se déroulent sur Europa. Et il y a une possibilité de volcanisme silicaté sous la croûte glacée sur Europa.
Ganymède est le plus grand satellite du système solaire. Il a une coquille glacée externe. Nous pensons qu'il a un océan sous-marin d'eau liquide sur un noyau de silicate et peut-être un petit noyau métallique interne. Ganymède a été soumis à des processus géologiques depuis sa formation. Il a une histoire complexe, dominée par des processus tectoniques. Nous voyons une combinaison de fonctionnalités très anciennes et de fonctionnalités très jeunes. Nous pouvons voir des modèles de facture complexes sur sa surface qui recoupent des modèles de fracture plus anciens. La surface est fracturée en blocs qui ont été déplacés sur l'intérieur primordial, apparemment liquide. Nous voyons également l'histoire de l'impact datant de la période des premiers bombardements. Déchiffrer l'histoire tectonique de Ganymède est un travail en cours.
Callisto est le plus éloigné des satellites galiléens. Il a également été soumis à un bombardement par impact, reflétant l'histoire de la première accrétion du système solaire en général, et du système Jupiter en particulier. La surface est dominée par des cratères de toutes tailles. Mais nous avons été surpris par l'absence apparente de très petits cratères d'impact. Nous voyons de très petits cratères d'impact sur son voisin, Ganymède; nous ne les voyons pas sur Callisto. Nous pensons qu'il y a un processus qui efface les petits cratères - mais seulement dans certaines zones de la lune. C'est un mystère qui n'a pas été résolu: quel est le processus qui supprime les minuscules cratères dans certaines régions, ou bien, pourraient-ils ne pas s'y être formés pour une raison quelconque au départ? Encore une fois, c'est un sujet de recherche en cours.
Ce dont je veux parler avant tout, c'est Europa. Europa a à peu près la taille de la lune terrestre. Il s'agit principalement d'un objet en silicate, mais il a une enveloppe extérieure de H2O, dont la surface est gelée. Le volume total d'eau qui recouvre son intérieur de silicate dépasse la totalité de l'eau sur Terre. La surface de cette eau est gelée. La question est: qu'est-ce qu'il y a sous cette coquille gelée? Y a-t-il de la glace solide jusqu'au fond, ou y a-t-il un océan liquide? Nous pensons qu'il y a de l'eau liquide sous la croûte glacée, mais nous ne le savons pas vraiment. Nos idées sont basées sur des modèles et, comme tous les modèles, elles doivent faire l'objet d'un complément d'étude.
La raison pour laquelle nous pensons qu'il y a un océan liquide sur Europa est due au comportement du champ magnétique induit autour d'Europa qui a été mesuré par le magnétomètre sur Galileo. Jupiter a un énorme champ magnétique. À son tour, il induit un champ magnétique, non seulement sur Europa, mais aussi sur Ganymède et Callisto. Le comportement du champ magnétique induit est cohérent avec la présence d'un océan liquide salé souterrain, non seulement sur Europa, mais aussi sur Ganymède et Callisto.
Nous savons que la surface est de la glace d'eau. Nous savons qu'il existe des composants autres que de la glace, notamment divers sels. Et nous savons que la surface a été traitée géologiquement: elle a été fracturée, cicatrisée, brisée à plusieurs reprises. Nous voyons également relativement peu de cratères d'impact à la surface. Cela indique que la surface est géologiquement jeune. Europa pourrait même être géologiquement active aujourd'hui. Les images d'une région, en particulier, montrent une surface gravement endommagée. Les assiettes glacées ont été brisées et déplacées vers de nouvelles positions. Le matériau a suinté entre les fissures, puis apparemment gelé, et nous pensons que cela pourrait être l'un des endroits où il y avait du matériel de remontée d'eau, peut-être entraîné par le chauffage des marées dont j'ai parlé plus tôt.
Nous avons tendance à oublier l'échelle des choses dans les sciences planétaires. Mais ces blocs glacés sont énormes. Lorsque nous pensons à une exploration future, nous aimerions descendre à la surface et faire certaines mesures clés. Nous devons donc penser aux systèmes de vaisseaux spatiaux qui pourraient atterrir sur ce type de terrain. Parce que ce sont ces endroits qui pourraient avoir des matériaux dérivés de sous la glace, ils sont la plus haute priorité pour l'exploration. Et pourtant, comme c'est souvent le cas en exploration planétaire, les endroits les plus intéressants sont les plus difficiles d'accès.
Alors, que voudrions-nous savoir? Le premier et le plus fondamental est la «notion d'océan». Existe-t-il ou non de l'eau liquide? La coquille de glace est-elle épaisse ou mince? S'il y a un océan, quelle est l'épaisseur de cette croûte glacée? C'est très important de savoir quand nous pensons à explorer un possible océan liquide sur Europa: si nous voulons entrer dans l'océan, à quelle profondeur devons-nous traverser la glace? Quel est l'âge de la surface? Nous disons «jeune», mais ce n’est qu’un terme relatif. Est-ce des milliers, des centaines de milliers, des millions, voire des milliards d'années? Les modèles permettent une assez grande dispersion des âges, en fonction de la fréquence du cratère d'impact. Quels sont les environnements aujourd'hui favorables à l'astrobiologie? Et quels étaient les environnements dans le passé? Étaient-ils les mêmes ou ont-ils changé au fil du temps? Les réponses à ces questions nécessitent de nouvelles données.
Une autre chose qui motive notre intérêt pour l'exploration des satellites galiléens est d'essayer de comprendre leurs histoires géologiques. Dans une certaine mesure, la diversité que nous constatons, de Io à Europa en passant par Ganymède et Callisto, peut être liée à la quantité d'énergie marémotrice qui anime le système. L'énergie marémotrice maximale entraîne le volcanisme qui est si dominant sur Io. À l'autre extrême, très peu d'énergie marémotrice sur Callisto se traduit par la préservation du record de cratère d'impact. Europa et Ganymède se situent entre ces deux cas extrêmes.
La superficie totale des trois lunes glacées de Jupiter (Europa, Ganymède et Callisto) est supérieure à la superficie de Mars et, en fait, est à peu près équivalente à la surface terrestre entière de la Terre. Ainsi, lorsque nous discutons de l'exploration des satellites glacés de Galilée, il y a beaucoup de terrain à couvrir.
Quant à l'exploration future, permettez-moi de partager un peu d'histoire. Il y a trois ans, la NASA a créé le projet Prometheus. Le projet Prometheus implique le développement de l'énergie nucléaire et de la propulsion nucléaire, ce qui n'avait pas été considéré sérieusement depuis un certain temps. La première mission effectuée dans le cadre du projet Prometheus a été le Jupiter Icy Moons Orbiter, ou JIMO. Le but était d'explorer les trois lunes glacées dans le contexte du système Jupiter. C'était un projet très ambitieux. Eh bien, plus tôt cette année, JIMO a été annulé. Mais il semble que cette année, il y aura l'approbation d'un orbiteur géophysique pour Europa. Les premières étapes de la mise en route de ce vaisseau spatial sont en cours d'examen. Europa est une priorité très élevée pour l'exploration et, en reconnaissance de cette priorité, cette mission est susceptible de se réaliser.
Pourquoi sommes-nous si intéressés par Europa? Lorsque nous parlons d'astrobiologie, nous considérons les trois ingrédients de la vie: l'eau, la bonne chimie et l'énergie. Leur présence ne signifie pas que l'étincelle magique de la vie s'est jamais produite, mais ce sont les choses que nous pensons nécessaires à la vie. Et donc, comme je l'ai souligné, les trois lunes glacées de Jupiter sont des cibles potentielles. Mais Europa est la plus haute priorité, car elle semble avoir le maximum d'énergie interne.
Alors, bien sûr, nous aimerions d'abord savoir: y a-t-il un océan, oui ou non?
Alors, quelle est la configuration tridimensionnelle de la croûte glacée? Nous savons que les organismes peuvent vivre dans des fractures et des fissures dans la glace arctique. De telles fissures sont également susceptibles d'être présentes sur Europa et pourraient être des niches très intéressantes pour l'astrobiologie.
Ensuite, nous voulons cartographier les compositions de surface organiques et inorganiques. On voit dans les données qui existent aujourd'hui que la surface est hétérogène. Ce n'est pas seulement de la glace pure à la surface. Certaines régions semblent être plus riches en éléments non glaciaires que d'autres endroits. Nous voulons cartographier ce matériel.
Nous voulons également cartographier les caractéristiques de surface intéressantes et identifier les endroits les plus importants pour l'exploration future, y compris les atterrisseurs.
Ensuite, nous voulons comprendre Europa dans le contexte de l'environnement Jupiter. Par exemple, comment l'environnement de rayonnement imposé par Jupiter affecte-t-il la chimie des surfaces sur Europa?
En fin de compte, nous voulons descendre à la surface, car il y a un certain nombre de choses que nous ne pouvons faire qu'à partir de la surface. Nous avons une grande richesse de données de la mission Galileo, et nous espérons en avoir encore plus de la mission Europa potentielle, mais ce sont des données de télédétection. Ensuite, nous voulons obtenir un atterrisseur à la surface qui pourrait faire des mesures critiques de la vérité au sol, pour placer les données de télédétection dans leur contexte. Et donc au sein de la communauté scientifique, nous pensons que la prochaine mission en Europe et dans le système Jupiter devrait avoir une sorte de paquet débarqué. Mais que cela se produise ou non, restez à l'écoute!
Source d'origine: NASA Astrobiology
